电渗析中离子交换膜极化

⑴ 海水淡化方法中的:电渗析法及离子交换法的流程

电渗析法：水中的离子在直流电场的作用下，可通过半透膜。最初的惰性半透膜电渗析法，主要用于溶胶的提纯，电流效率很低。到了20世纪50年代初，由于选择性离子交换膜向世，才能够用电渗析法淡化海水或苦咸水。脱盐用的选择性离子交换膜有两种：①阳膜，只允许阳离子透过的阳离子交换膜；②阴膜，只允许阴离子透过的阴离子交换膜。使阴膜和阳膜交替排列，中间衬以隔板（其中有水流通道），夹紧之后，在两端加上电极,就成电渗析脱盐装置。 电渗析法原理图 点击此处查看全部新闻图片 当海水流经电渗器时，在直流电场的作用下，阴离子透过阴膜向阳极方向迁移，途中被阳膜挡住去路，被水流冲洗而出；阳离子透过阳膜向阴极方向迁移，途中被阴膜挡住，也被水流冲出。透过阳膜或阴膜的水为淡水。结果，从大约一半的夹层流出的水为淡水，从另一半流出的则为浓缩的海水。 电渗析脱盐所用的半透膜，除要求电阻低、透过的选择性高、交换容量大和水的电渗小之外，还要求有一定的机械强度、尺寸不变和化学稳定性高等。 在电渗析脱盐过程中，反离子（电荷与膜内交换基团相反的离子）在膜内的迁移速度比在溶液里大，致使淡化夹层的内膜半身，溶液界面上的离子浓度低于主体溶液浓度而形成浓度差。当电流升至某值时，扩散迁移的离子不足以补充界面上离子的缺额，而使界面浓度趋近于零，这时的电流称为极限电流。如再增加电流，就会迫使界面上的水分子解离,由解离出的H和OH来承担超过极限值那部分电流的输送。这种现象称为极化现象。这不仅使电流白白消耗在无助于脱盐的 H和OH的迁移上，而且会引起溶液的pH值发生变化，使钙盐镁盐之类的离子浓度的乘积超过溶度积，而在浓缩海水夹层的阴膜和阳膜的表面沉淀，阻塞水流通道，甚至被迫停机拆洗。防止极化沉淀的根本措施，是设法增加夹层溶液的搅拌作用和布水的均匀性，并把操作电流控制在极限电流之下。此外，定期倒换电极的极性，在浓缩海水夹层中加酸和进行不拆装的化学清洗等，均能延长运转周期。

⑵ 离子交换膜基本原理及应用的目录

基本原理卷
第章离子交换膜的制备方法
1.1离子交换膜的发明
1.2夹层法
1.3胶乳法
1.4块状聚合法
1.5涂浆法
1.6辐照接枝聚合法
1.7非均相膜
参考文献
第2章膜性能的测定
2.1膜的取样和预处理
2.2电阻
2.3离子交换容量和含水量
2.4迁移数
2.5溶质透过系数
2.6电渗透系数
2.7水透过系数
2.8溶胀比
2.9机械强度
2.10电渗析
参考文献
第3章膜的特性和迁移现象
3.1具有不同电荷符号离子之间的选择透过性
3.2具有相同电荷符号离子之间的选择透过性
3.3电导
3.4膜电位
3.5浓差扩散
3.6降低两价离子透过性的机理
3.7关于膜处理对降低两价离子透过性的研究
参考文献
第4章Teorell、Meyer和Sievers理论（TMS理论）
4.1膜电位
4.2扩散系数
4.3电导
4.4迁移数
参考文献
第5章不可逆过程热力学
5.1唯象方程和唯象系数
5.2反射系数
5.3电渗析现象
5.4电渗析法分离盐和水
参考文献
第6章总传质过程
6.1总膜对的特性和通过膜对的传质
6.2总传质方程和唯象方程
6.3反射系数σ、水力传导度LP和溶质透过率ω
6.4压力反射系数和浓度反射系数：切断电流概念
6.5不可逆过程热力学的膜对特性
参考文献
第7章浓差极化现象
7.1电流?电压关系
7.2浓差极化电位
7.3计时电位法
7.4折射率
7.5自然对流
7.6波动
7.7超极限电流
7.8边界层的传质
7.9在离子交换膜浓缩表面上的浓差极化
参考文献
第8章水解离
8.1电流?pH关系
8.2扩散模型
8.3排斥区
8.4膜表面电位
8.5Wien效应
8.6质子化和去质子化反应
8.7镁离子的水解
8.8关于水解离的实验研究
8.9在海水电渗析中出现的水解离
8.10水解离的机理
参考文献
第9章电流密度分布
9.1在电渗析器中电流密度的分布
9.2环绕绝缘体和电流屏蔽的电流密度分布
参考文献
第10章水力学
10.1溶液流动和I-V曲线
10.2隔板对溶液流动的影响（理论的）
10.3隔板对溶液流动的影响（实验的）
10.4在流道内的局部流动分布
10.5溶液流动对极限电流密度和在流道内静压头损失的影响
10.6空气泡清洁法
10.7隔板的摩擦因子和每个脱盐室的溶液分布
10.8电渗析器中管道内的压力分布
参考文献
第11章极限电流密度
11.1浓差极化、水解离和极限电流密度
11.2扩散层和边界层
11.3由Nernst-Planck方程推得的极限电流密度方程
11.4极限电流密度对电解质浓度和溶液速度的依赖性
11.5基于脱盐室中传质的极限电流密度分析
11.6在膜堆中脱盐室之间溶液速度分布
11.7电渗析器的极限电流密度
参考文献
第12章泄漏
12.1漏电
12.2漏液
参考文献
第13章能耗
13.1在电渗析系统中的能量要求
13.2在膜堆中的能耗
参考文献
第14章膜恶化
14.1膜的性能随着运行时间而变化
14.2表面污染
14.3有机污染
参考文献
应用卷
第15章电渗析
15.1技术概览
15.2电渗析器
15.3电渗析流程
15.4能耗和最佳电流密度
15.5周边的技术
15.6实践
参考文献
第16章倒极电渗析
16.1技术概览
16.2隔板
16.3水的回收率
16.4垢形成的防止
16.5抗有机污染
16.6在膜面上胶体沉积的形成及其除去
16.7硝酸盐和亚硝酸盐的除去
16.8实践
参考文献
第17章双极膜电渗析
17.1技术概览
17.2双极膜的制备
17.3双极膜的性能
17.4实践
参考文献
第18章电去离子
18.1技术概览
18.2EDI系统中的传质
18.3EDI装置的结构和能耗
18.4在EDI过程中的水解离
18.5在EDI过程中弱电离组分的除去
18.6实践
参考文献
第19章电解
19.1技术概览
19.2离子交换膜
19.3在电解系统中的物料流动和电极反应
19.4电解器及其性能
19.5在电解过程中盐水的纯化
参考文献
第20章扩散渗析
20.1技术概览
20.2在扩散渗析中的迁移现象
20.3扩散渗析器及其运行
20.4实践
参考文献
第21章Donnan渗析
21.1技术概览
21.2在Donnan渗析中的质量迁移
21.3实践
参考文献
第22章能量转换
22.1渗析电池
22.2氧化还原流动电池
22.3燃料电池
参考文献

⑶ 衡量电渗析离子交换膜性能的指标有哪些

衡量电渗析离子交换膜性能的指标有哪些?

电渗析法的关键在于电渗析器的性能，而电渗析器性能的关键又取决于离子交换膜的性能。离子交换膜性能的具体衡量指标有以下几方面。

(1)膜的选择透过性指标膜的选择透过性是离子交换膜最重要的性能，可用迁移数和膜电λ来表征膜的选择透过性。极端情况下，理想膜只允许反离子通过，不允许同离子通过，即此时反离子的迁移数为1，同离子的迁移数为零。因此可用迁移数定量地表示膜的选择透过性。

用离子交换膜分隔两种浓度不同的电解质溶液，横跨膜的电λ差就是膜电λ。膜电λ的大小取决于膜的离子选择透过性和膜两侧溶液的浓度差。因此，在一定的浓差及温度下，可以用膜电λ表征膜的选择透过性。

(2)交换容量 指单λ膜样品中所含活性基团的数量。通常以单λ干重(g)的膜所含可交换离子的物质的量(mm01)表示。膜的选择透过性及导电性能均与膜的交换容量大小相关。膜的交换容量一般在1～3mmol／g干膜。

(3)导电性膜的导电性可以用电阻率、电导率或面电阻表示。面电阻是指单λ膜面积所具有的电阻，单λa／cm2膜。完全干燥的膜基本不导电，膜的导电性能是由含水膜中的电解质溶液实现的，因此膜的导电性与溶液及膜中的离子种类、浓度以及溶液温度、膜自身的特性等相关，通常要求膜的导电能力应大于溶液的导电能力。

(4)含水率它表示湿膜中所含水的百分数(可以单λ质量干膜或湿膜计)。含水率与膜的活性基团数量、交联度以及电解质溶液的离子种类、平衡浓度相关。其数值通常在30 9／6～50％范Χ。

(5)厚度膜的厚度与膜电阻和机械强度相关。在保证一定机械强度的前提下，膜越薄，其电阻就越小，导电性能也就越好。通常异相膜的厚度约1mm，均相膜厚度约0．2～0．6mm，最薄的为O．015mm。
(6)破裂强度 膜在实际应用中所能承受的最大垂直压力。破裂强度是衡量膜的机械强度的重要指标之一。在电渗析器操作中，膜两侧所受到的流体压力不可能相等，因此膜必须具备足够的机械强度，以免因膜的破裂造成浓室和淡室贯通而使电渗析器无法运行。国产膜的破裂强度为0．3～1．0MPa。

⑷ 电渗析法的简介

···莱特..莱德····电渗析器包括
泵、电源、流量计、膜堆、水箱等组成。最初用于海水淡化，现在广泛用于化工、轻工、冶金、造纸、医药工业，尤以制备纯水和在环境保护中处理三废最受重视，例如用于酸碱回收、电镀废液处理以及从工业废水中回收有用物质等。

电渗析:

利用离子交换膜在电工作下可对溶液的离子性物质进行脱盐、浓缩、精制及回收。
电渗析原理是在一对电极间交替配置阳离子交换膜(C)和阴离子交换膜(A),从而构成脱盐室及浓缩室。向该脱盐室中放入食盐(NaCl)，通过直流电流使阳离子(Na+)聚集到阴极一侧，并透过阳离子交换膜移动到浓缩室。另外，阴离子(Cl-)聚集到阳极一侧，并透过阴离子交换膜移动到浓缩室。就这样，在脱盐室去除食盐，又在浓缩室合成食盐。

电渗析的特点:

1、可对离子性物质进行脱盐、浓缩、精制及回收。

2、在离子性物质之间还可进行选择性分离。

3、可从非离子性有价物中去除离子性物质。

4、由于不需要加热、加压，所以不发生成分的变质。

5、可控制脱盐率和浓缩率。

6、由于无需再生工序，因此可以长期连续运行。

7、噪音、振动较小，装置操作方便。

⑸ 电渗析的原理

莱特、莱德、电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的一种方法。一般情况下水中离子都可以自由通过交换膜，除非人工合成的大分子离子。电渗析与电解不同之处在于：电渗析的电压虽高，电流并不大，维持不了连续的氧化还原反应所需;电解却正好相反。电渗析广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸、海水淡化、环境保护等领域。

电渗析法(electrodialysis【ED】)是利用离子交换膜进行海水淡化的方法。离子交换膜是一种功能性膜，分为阴离子交换膜和阳离子交换膜，【简称阴膜和阳膜】。阳膜只允许阳离子通过阴膜只允许阴离子通过，这就是离子交换膜的选择透过性。在外加电场的的作用下，水溶液中的阴，阳离子会分别向阳极和阴极移动，如果中间再加上一种交换膜，就可能达到分离浓缩的目的。电渗析法就是利用了这样的原理。电渗析离子交换膜一.用途：聚乙烯异相离子交换膜含有足够的固定基团和可解离的离子，对溶液中离子具有一定的选择透过性和导电性，广泛应用于电化学部门中，分离不同类型的离子。例如海水、苦咸水的淡化，溶液的脱盐浓缩，电解制备无机化合物以及放射性元素的回收提纯，锅炉用水的软化脱盐，冶金、煤炭、电子、医药、化工、食品等工业品处理。[1]
二.外观：聚乙烯异相离子交换膜应平整均匀，无明显的机械损伤(折伤)，无脱网轧皱、不允许有影响质量的杂质存在。三.规格：3361BW阳膜外观为棕黄色，3362BW阴膜为兰色。聚乙烯异相离子交换膜外型尺寸规格如下：厚度：0.42mm厚度允许公差：土0.04mm(干态)有效面积：≥800mm×1600mm离子交换膜含有足够的固定基团和可解离的离子，对各种离子具有一定的选折性和导电率，广泛应用于电化学部门中，分离不同类型的离子。例如海水、苦咸水的淡化，溶液的脱盐浓缩，电解制借无机化合物以及放射性元素的回收提纯，锅炉水的软化脱盐，电子、医药、化工、食品、煤炭，冶金等工业品处理。四、使用说明：1、贮运过程中不应受到日晒雨淋及机械损伤，贮存库房应清洁阴凉，干燥通风。2、阴离子、阳离子交换膜在裁剪前必须分别在规定的溶液中浸泡48小时，即根据需处理的原水水质分析资料，配制成原水浓度溶液为阳膜浸泡液;配制成相当于电渗析出口淡水浓度为阴膜浸泡液。3、按隔板尺寸裁剪打孔，膜面积应略小于隔板面积。由于使用后阳膜稍有收缩性，阴膜仍有膨胀性，故可将在清水中浸泡的膜再作进一步处理⑴阴膜可再浸入水质较淡或纯水中再收缩。⑵阳膜浸泡膨胀后再浸入食盐水中再收缩。4、酸洗应根据膜面结垢的程度而定，盐酸浓度不宜超过3%，开始酸洗时如盐酸消耗较快，须补充盐酸，直至不再消耗盐酸为止(约1~2小时)酸洗完毕，用原水冲至出水PH=4~5(约10分钟)后，可投入运行(淡水、浓水、极水三个系统应及时清洗)。

⑹ 电渗析器的组成

电渗析器由阳极室、中间室及阴极室三室组成，中间DD为封接良好的半透膜，E为Pt、Ag、Cu等片状或棒状电极，F为连接中间室的玻璃管，作洗涤用，S为pH计。电渗析实质上是除盐技术。电渗析器中正、负离子交换膜具有选择透过性，器内放入含盐溶液，在直流电的作用下，正、负离子透过膜分别向阴、阳极迁移。最后在两个膜之间的中间室内，盐的浓度降低，阴、阳极室内为浓缩室。电渗析方法可以对电解质溶质或某些物质进行淡化、浓缩、分离或制备某些电解产品。实际应用时，通常用上百对以上交换膜，以提高分离效率。电渗析过程中，离子交换膜透过性、离子浓差扩散、水的透过、极化电离等因素都会影响分离效率。

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一、电渗析的工作原理

电渗析是在直流电场作用下，溶液中的带电离子选择性地通过

离子交换膜的过程。主要用于溶液中电解质的分离。图7-1是电渗析工作原理示意图。 流程说明:在淡化室中通入含盐水，接上电源，溶液中带正电荷的阳离子，在电场的作用下，向阴极方向移动到阳膜，受到膜上带负电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入右侧的浓缩室。带负电荷的阴离子，向阳极方向移动到阴膜，受到膜上带正电荷的基团的异性相吸引的作用而穿过膜，进入左侧的浓缩室。淡化室盐水中的氯化钠被不断除去，得到淡水，氯化钠在浓缩室中浓集。

图7-1 电渗析工作原理示意图

-2所示的其它迁移过程: 电渗析过程除我们希望的反离子迁移外，还可能发生如图7

(1) 同名离子迁移

同名离子指与膜的固定活性基所带电荷相同的离子。根据唐南(Donnan)平衡理论，离子交换膜的选择透过性不可能达到100,，再加上膜外溶液浓度过高的影响，在阳膜中也会进入个别阴离子，阴膜中也会进入个别阳离子，从而发生同名离子迁移。 (2) 电解质的浓差扩散

也称为渗析，指电解质离子透过膜的现象。由于膜两侧溶液浓度不同，受浓度差的推动作用，电解质由浓水室向淡水室扩散，其扩散速度随两室浓度差的提高而增加。(3) 水的渗透

淡水室的水，由于渗透压的作用向浓缩室渗透，渗透量随浓度差的提高而增加。



(4) 水的电渗透

反离子和同名离子，实际上都是水合离子，由于离子的水合作

用，在反离子和同名离子迁移的同时，将携带一定数量的水分子迁移。

(5) 压差渗漏

溶液透过膜的现象。当膜的两侧存在压差时，溶液由压力大的一侧向压力小的一侧渗漏。因此在操作中，应使膜两侧压力趋向平衡，以减小压差渗漏损失。

(6) 水的解离

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也称为极化。是指在一定电压作用下，溶液中离子未能及时补充到膜表面时，膜表面

——++的水分子解离成H和OH的现象。当中性的水解离成H和OH以后，它们会透过膜发生

迁移，从而扰乱浓、淡水流的中性性质。这是电渗析装置的非正常运行方式，应尽力避免。

⑻ 电渗析法

电渗析法是利用电场的作用，强行将离子向电极处吸引，致使电极中间部位的离子浓度大为下降，从而制得淡水的。
一般情况下水中离子都可以自由通过交换膜，除非人工合成的大分子离子。
电渗析与电解不同之处在于：电渗析的电压虽高，电流并不大，维持不了连续的氧化还原反应所需；电解却正好相反。
电渗析广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸、海水淡化、环境保护等领域；近年来更推广应用于氨基酸、蛋白质、血清等生物制品的提纯和研究。电渗析器种类较多，W.鲍里的三室型具有代表性，其构造见图。电渗析器由阳极室、中间室及阴极室三室组成，中间DD为封接良好的半透膜，E为Pt、Ag、Cu等片状或棒状电极，F为连接中间室的玻璃管，作洗涤用，S为pH计。电渗析实质上是除盐技术。电渗析器中正、负离子交换膜具有选择透过性，器内放入含盐溶液，在直流电的作用下，正、负离子透过膜分别向阴、阳极迁移。最后在两个膜之间的中间室内，盐的浓度降低，阴、阳极室内为浓缩室。电渗析方法可以对电解质溶质或某些物质进行淡化、浓缩、分离或制备某些电解产品。实际应用时，通常用上百对以上交换膜，以提高分离效率。电渗析过程中，离子交换膜透过性、离子浓差扩散、水的透过、极化电离等因素都会影响分离效率。

⑼ 电渗析法为什么要用离子交换膜

因为溶液中阴阳离子同时存在，阴阳膜同时使用提高了除盐效率；另外，也分出浓水、淡水室，将不同离子浓度的溶液分隔开

⑽ 医学上的渗析是什么

又称透析。利用半透膜能透过小分子和小离子但不能透过胶体粒子的性质从溶胶中除掉作为杂质的小分子或离子的过程。
渗析时将胶体溶液置于由半透膜构成的渗析器内，器外则定期更换胶体溶液的分散介质（通常是水），即可达到纯化胶体的目的。渗析时外加直流电场常常可以加速小离子自膜内向膜外的扩散，为电渗析(electrodialysis)。
利用半透膜的选择透过性分离不同溶质的粒子的方法。在电场作用下进行溶液中带电溶质粒子（如离子、胶体粒子等）的渗析称为电渗析。电渗析广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸、海水淡化、环境保护等领域；近年来更推广应用于氨基酸、蛋白质、血清等生物制品的提纯和研究。电渗析器种类较多，W.鲍里的三室型具有代表性，其构造见图。电渗析器由阳极室、中间室及阴极室三室组成，中间DD为封接良好的半透膜，E为Pt、Ag、Cu等片状或棒状电极，F为连接中间室的玻璃管，作洗涤用，S为pH计。电渗析实质上是除盐技术。电渗析器中正、负离子交换膜具有选择透过性，器内放入含盐溶液，在直流电的作用下，正、负离子透过膜分别向阴、阳极迁移。最后在两个膜之间的中间室内，盐的浓度降低，阴、阳极室内为浓缩室。电渗析方法可以对电解质溶质或某些物质进行淡化、浓缩、分离或制备某些电解产品。实际应用时，通常用上百对以上交换膜，以提高分离效率。电渗析过程中，离子交换膜透过性、离子浓差扩散、水的透过、极化电离等因素都会影响分离效率。
人们早就发现，一些动物膜，如膀胱膜、羊皮纸(一种把羊皮刮薄做成的纸)，有分隔水溶液中某些溶解物质(溶质)的作用。例如，食盐能透过羊皮纸，而糖、淀粉、树胶等则不能。如果用羊皮纸或其他半透膜包裹一个穿孔杯，杯中满盛盐水，放在一个盛放清水的烧杯中，隔上一段时间，我们会发现烧杯内的清水带有咸味，表明盐的分子已经透过羊皮纸或半透膜进入清水。如果把穿孔杯中的盐水换成糖水，则会发现烧杯中的清水不会带甜味。显然，如果把盐和糖的混合液放在穿孔杯内，并不断地更换烧杯里的清水，就能把穿孔杯中混合液内的食盐基本上都分离出来，使混合液中的糖和盐得到分离。这种方法叫渗析法。起渗析作用的薄膜，因对溶质的渗透性有选择作用，故叫半透膜。近年来半透膜有很大的发展，出现很多由高分子化合物制造的人造薄膜，不同的薄膜有不同的选择渗析性。半透膜的渗析作用有三种类型：①依靠薄膜中“孔道”的大，小分离大小不同的分子或粒子；②依靠薄膜的离子结构分离性质不同的离子，例如用阳离子交换树脂做成的薄膜可以透过阳离子，叫阳离子交换膜，用阴离子树脂做成的薄膜可以透过阴离子，叫阴离子交换膜；③依靠薄膜：的有选择的溶解性分离某些物质，例如醋酸纤维膜有溶解某些液体和气体的性能，而使这些物质透过薄膜。一种薄膜只要具备上述三种作用之一，就能有选择地让某些物质透过而成为半透膜。在废水处理中最常用的半透膜是离子交换膜。